Арифметическое устройство Советский патент 1981 года по МПК G06F7/38 

(54) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для построения на его основе специализированных ЦВМ. Известны арифметические устройств работающие с информацией, представле ной в виде векторов, предназначенные одля решения задач, содержащих большо число тригонометрических функций, и устройства, состоящие из сдвиговых регистров, сумматоров-вычитателей и коммутирующих блоков . Наиболее близким к изобретению по функциональным возможностям и тех нической сущности является арифметическое устройство, реализующее алгоритм Волдера ,.,.e.. и позволяющее вычислить S K V cosA -x sinA) Кk (, Sin л «И ,,,, :U K-Vx;;+v - значения координат где х ,у, .i и угла на и -ft итерации;. - функция, показывающая направление вращения и равная для соотношений (2 , (4) (3) ений --ei%vi(-Yi), (5) - угловая постоянная, равная Clrct() k - коэффициент общего удлинения вектора, равный произведению коэффициентов удлинения на каждой итерацииPl К- П (6) Ill i-a -начальные даннь1ё -номер итерации I « w «««/n метическое устройство со-. вый, второй и третий регистры, первый , второй мматоры-вычитабели и перй коммутирующие блоки, при-, выхо.цы первого и второго егистров соединены со вхотственно первого и второго коммутирующих блоков, управляккцйё входы которых подключены к первому входу устройства, а выходы - к первым входам первого и второго сумматороввычитателей соответственно, управляющие входы которых соединены со вторым входом устройства, а выходы - ко входам второго и первого сдвигового регистра и с первым и вторым выходом устройства соответственно, третий вход устройства соединен с первым входом третьего сумматора-вычитателя, второй вход которого соединен с выходом третьего сдвигового регистра, вход которого соединен с выходом третьего сумматора-вычитателя и с третьим выходом устройства, управляю щий вхсд третьего сумматора-вычитателя соединен с четвертым входом устройства 2.

Недостатком известных устройств является изменение масштаба представления переменных в процессе выполнения операций.

Цель изобретения - повьидение быстродействия устройства за счет совмещения основного процесса поворота вектора и коррекции масштабов результатов.

Поставленная цель достигается тем, что в арифметическое устройство, содержащее первый второй и третий сдвиговые регистры, первый, второй и третий сумматоры-вычитатели и первый и второй коммутирующие блоки, причем выходы первого и второго сдвигошлх регистров соединены с входами соответственно первого и второго коммутирующих блоков, управлякядие входаа которых подключены к первому входу устройства, а выходы - к первым входам второго и первого сумматоров-вычитателей, управлякадие входы которых соединены с BTOfftiM входом устройства, а выходы - со входом первого и второго сдвигового регистра и с первым и вторым выходом устройства соответственно, третий вход устройства соединен с первым входом третьего сумматоравычитателя, второй вход которого соединен с выходом третьего сдвигового регистра, вход которого соединен с выходом третьего сумматора-вычитателя управляиичий вход которого соединен с четвертым входом устройства, а выходс ; третьим выходом устройства, дополнительно введены четвертый, пятый шестой и седьмой сумматоры-вычитатели и третий и-четвертый коммутирующие блоки, причем входа третьего и четвертого коммутирукнцих блоков соединены с выходом первого и второго сдвигового регистра соответственно, а управляющие входал - с первым входом устройства, выходы третьего и четвертого коммутирующих блоков, соединенные с первыми входс1ми четвертого, пятого, шестого и седьмого сумматороввычитателей соответственно, вторые

входы пятого и шестого сумматороввычитателей соединены со вторыми вы ходами первого и второго сдвиговых регистров соответственно, а выходы со вторыми входами седьмого и четве1 того сумматоров-вычитателей соответственно, выходы которых соединены со вторыми входами соответственно второго и первого .сумматоров-вычитателе управлякидие входы пятого, шестого, четвертого и седьмого сумматоров-вычитателей подключены соответственно к четвертому и пятому входу устройства.

На чертеже показана структурная схема арифметического устройства.

Схема устройства содержит первый, второй и третий сдвиговые регистры1,2 и 3, первый и второй коммутирую щие блоки 4 и 5, первый вход устройства 6, первый и второй сумматорывычитатели 7 и 8, второй вход устройства 9, первый и второй выход устройства 10 и 11, третий вход устройства 12, третий сумматор-вычитатеяь 13, третий выход устройства 14, четвертый пятый, шестой, седьмой сумматоры-вычитатели 15,16,17 и 18, третий и четвертый коммутирукицие блоки 19 и 20, четвертый и пятый входы устройства 21 и 22.

При решении соотношений (2)и(3) и работу устройства можнр описать алгоритмом

- .N-2 -«-t Х i -t 1 тч 1 .a.X-2-2(

,,v,..v,., .--,-,

который получается, если на каждой итерации умножить (i+l)-ro координату на один из сомножителей произведения

; -( В котором заранее рассчитанное q равно +1 или -1.

При вычислении соотношений (2) устройство работает следующим образом. Текущие значения координат , у и углаб хранятся в соответствующих регистрах 1,2 и 3. С началом очередной итерации по команде из устройства управления, поступающей по входу 6, на выходах коквлутирующих блоков 19 и 20 при сдвиге информации в регистрах появляются операнды, сдвинутые на (-2) разрядор вправо (в сторону младших) , а на выходах коммутирующих блоков 4 и 5 операнды сдвинуты на 2 (i2) разрядов вправо. На управляющие входы сумматоров-вычитателей 15 и 16 из устройства управления по входу 21 подается потенциал, соответствукяций q, и настраивающий их на суммирование или вычитание, на управляющие входы сумматоров-вычитателей 15 и 18 по входу 22 поступает потенциал, соответствующий оператору / а на сумматоры- вычитатели 7 и 8 - по входу 9 потенциал , соответствующий произведению fe. q. В соответствии с ними сумматоры-вычитатели настраиваются на выполнение итерации по алгоритму (7). Потенциал, соответствующий , и поступакедий из устройства управлен по входу 22, также поступает на управляющий вход сумматора-вычитателя 13 и настраивает его. При сдвиге ин, формации Xi с выхода регистра 1 поступает на сумматор-вычйтатель 16 в котором в соответствии с qi суммируется (вычитается) с Х| 2-) , поступающим с выхода коммутируклцего блока 19. ;Сумма (разность) X ,j-+ 2 поступает на сумматор-вычйтател 18, где из нее в соответствии,с вычитается (суммируется) ( , а результат подается на сумматсэр-вычи татель 8 для вычитания из него (суммирования) в соответствии с произведением |.q,- . Значение , получающееся на выходе суммато ра-вычитателя 8, поступает на выход устройства 11 и на вход регистра 1 для записи в него и выполнения еледуннцей итерации. Аналогично координате выхо де сумматора-вычитателя 7 получается . значение координаты У-)-«-4, подаваемое на выход устройства 10 и вход сдвиге вого регистра 2 для хранения. Одновременно текущее значение угла 9 с выхода регистра 3 поступает на вход сумматора-вычитателя 13, где в соответствии с - из него вычитает ся ( прибавляется ) угловая постоянная (Л , поступающая из запоминающего устройства по входу12 с выхода сумматора-вычитателя 13, записывается в регистр 3 и подается на выход устройства 14 для ,определения .. Затем процесс повторяется до набо ра заданного числа итераций. Результаты могут быть выведены из устройства через выходы 11,10 и 14 последовательным кодом или сняты непосредственно с регистров 1,2 и 3. При выполнении операции (3) арифметическое устройство работает аналогичным образом с той разницей, что оператор - получается как функция знака координаты У|, значение которой снимается в устройстве управления с выхода 10. После выполнения всех итераций поворота вектора значения координат получаются без удлинения в к раз. Эффективность изобретения заключается в повышении быстродействия устройства, за счет совмещения основ ного процесса поворота вектора и при ведения масштаба его представления к единице. Формула изобретения Арифметическое устройство, содержащее первый, второй и третий сдвиговые регистры, первый, второй и третий сумматоры - вычитатели и первый и второй коммутирующие блоки, причем первые выходы первого и второго сдвиговых регистров соединены со входами соответственно первого и второго коммутирующих блоков, управлякяцие входы которых подключены к первому входу устройства, а выходы - к первым входам первого и второго су Ф1аторов-вы- читателей, управляющие входы которлх соединены со вторым входом ус.тройства, а выходы - со входом второго и первого сдвигового.регистра и с первым и вторым выходами устройства соответственно, третий вход устройства соединен с первым входом третьего сумматора-вычитателя, второй вход которого соединен с выходом третьего сдвигового, регистра, вход которого соединен с выходом третьего сумматора вычитателя и с третим выходом устройства, управляющий вход которого соединен с четвертым входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства за счет совмещения основного процесса поворота вектора и коррекции масштабов результатов, в устройстве дополнительно введены третий и четвертый коммутирующие блоки, причем входы третьего и четвертого коммутирукяцих блоков соединены с выходом первого и второго сдвигового регистра соответственно, а .управляющие входы - с первым входом устройства, выходы третьего и четвертого коммутирующих блоков соединены с первыми входами четвертого и пятого и соответственно шестого и седьмого сумматоров-вычитателей, вторые входы пятого и шестого сугФ1аторов-вь:читателей соединены со вторыми выходами первого и второго сдвиговых регистров соответственно, а выходы - со вторыми входами седьмого и четвертого сумматоров-вычитателей соответственно, выходы которых соединены со вторыми входами cooTBeTctBeHHO второго и первого сумматоров-вычитателей, управляювоие входы пятого и шестого, четвертого и седьмого сумматоров-вычитателей подключены соответственно к четвертому и пятому входу устройства. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 445042, кл. G 06 F 7/38, 1974. 2, Патент Великобритании 1331410, кл. j; 4 А опублик. 1973 (прототип).